JPS62219492A - Ｅｌ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発光表示装置や面光源として利用されるＥＬ
素子に係り、特に湿気による劣化からＥＬ素子を保護す
る防湿構造を有するＥＬ素子に関するものである。

〔従来の技術〕

ＥＬ素子は鮮明な面発光の光源や表示装置として注目さ
れている。ＥＬ素子には種々の構造のものがあるが、交
流駆動の薄膜ＥＬ素子が特に輝度、寿命の点で優れてお
り表示装置等の実用に供されている。従来の代表的なＥ
Ｌ素子の断面を第３図に示す。透明ガラス基板１上に透
明電極２、第１絶縁体層３、発光層４、第２絶縁体層５
、背面電極６が積層された構造となっている（ニス・ア
イ・ディ・７４・ダイジェスト・オブ・テクニカル・ペ
ーパーズ８４頁（Ｓ　Ｉ　Ｄ　７４ｄｔｇｅｓｔ　ｏｆ
Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｐａｐｅｒｓ））。第１．第２絶
縁体層３．５としてはＹ２０ｇ、　　Ａｆｚ０３　、５
ｉ０２．　Ｓｉ３Ｎ４　、　Ｔａ２０５等の誘電体薄膜
がスパッタ法や真空蒸着法で形成採用されている。また
、発光層４としてはＺｎＳ：Ｍｎの蒸着膜が一般的であ
るが、ＺｎＳｅＭｎやＣａＳ：Ｅｕ、ＳｎＳ：Ｃｅ等も
使用されている。ＩＴＯ薄膜等で作られた透明電極２と
人！薄膜等からなる背面電極６に交流の高電圧を印加す
ることにより発光が得られる。

しかし、ＥＬ素子は湿気に対して著しく弱く、膜剥離や
劣化を示し最終的には発光が得られなくなる。従って防
湿対策を施すことが実用上重要である。第３図には一般
的な防湿のための保護構造をも示した。即ち、皿状の外
囲器３１で発光素子部を覆い外気と遮断する構造が採用
されている。

外囲器３１は通常ガラスを加工して用いられており、孔
３２が形成されている。透明ガラス基板１に対し外囲器
３１をエポキシ等の樹脂３４で接着した後、外囲器３１
内の空間１２の空気をシリコンオイルや窒素等の乾燥気
体で置換し、孔３２の部分にガラス等のふた３３を樹脂
等で接着した構成となっている。

第３図に示す通常の薄膜ＥＬとは異なり、低電圧駆動で
絶縁破壊に対して非常に安定な新構造のＥＬ素子として
、所謂セラミック絶縁薄膜ＥＬ素子が１９８５年インタ
ーナショナル・ディスプレイ・リサーチ・コンファレン
ス予稿集１７３頁（Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒｅｃｏｒ
ｄ　ｏｆ　ｔｌ＋ｅ　ｒｎｔｅｒｎａｔｉｏｏａｌ　Ｄ
ｉｓｐｌａｙ　Ｒｅ５ｅａｒｃｂ　Ｃｏｏｆｅｒｅｎｃ
ｅｌ　９８５　）に報告されている。このセラミック絶
縁薄膜ＥＬ素子においても水分に対しては通常の薄膜Ｅ
Ｌと同様弱く、保護対策が必要である。そこで、第４図
に示すような防湿構造の素子が開発されている（特願昭
６０−１４８６１６号）。

第４図においてセラミック基部２１上に内部電極２２、
高誘電率のセラミック絶縁層２３が積層されたセラミッ
ク構造体上にＺｎＳ：Ｍｕ薄膜等の発光層２４．透明電
極２５が形成されている。発光層２４と透明電極２５の
間に薄膜絶縁体層を形成した２重絶縁構造のものも報告
されている。このようなセラミック絶縁薄膜ＥＬ素子は
絶縁破壊が発生しないために、通常の薄膜ＥＬ素子と異
なり絶縁破壊の際の自己回復を確保するために発光部上
に空間を設ける必要はない、従って透明電極２５上にガ
ラス板２９を樹脂４３で全面接着する構造が採用されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したようにＥＬ素子にとって湿気がらの保護は非常
に重要な問題であり、一般的に外囲器やガラス板を樹脂
でＥＬ素子に接着して封止する構造がとられている。し
かしながら樹脂では完全に水分の浸透を遮断することは
できない。ＥＬ素子は微量の水分に対しても非常に敏感
であり、長期間に渡った温かな水分の侵入により徐々に
未発光部位が増大し実用上の問題となっている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のＥＬ素子は、基板上に形成されたＥＬ発光部が
外囲器により密閉されたＥＬ素子において、前記基板と
前記外囲器が低融点金属で接着されたことを特徴とする
。

〔作用〕

本発明では、基板に低融点金属で外囲器を接着する。金
属は従来使用されていた樹脂に比較して水分の浸透をほ
ぼ完全に遮断することができるので本発明はＥＬ発光部
を完全に防湿できる。使用する低融点金属としてはＩｎ
　、　Ｇａ　、あるいはその合金等を使用しても良いが
１価格や溶融温度の点で通常の半田を使用することが望
ましい。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例の断面図でガラス基板１
上にＩＴＯからなる透明電極２、Ｙ２Ｏ３薄膜からなる
第１絶縁体層３、ＺｎＳ：Ｍｎ蒸着膜からなる発光層４
、Ｙ２Ｏ３薄膜からなる第２絶縁体層５、ＡｅＦｉｉ膜
からなる背面電極６からなる通常の２重絶縁型薄膜ＥＬ
素子を作成する。さらに、電極２．６が引き出されてい
る部分に５ｉ０２からなる絶縁層７を３ミクロンの厚さ
に形成し、絶縁層７上にＣｒ−Ｎｉを蒸着し、半田付は
可能とするためにメタライズする。このメタライズ部８
は発光部を囲むように額縁状に形成されている。

一方、皿状に加工されたガラス製の外囲器９の縁の部分
をＣｒ−Ｎｉを蒸着しメタライズ部１０とする。メタラ
イズ部８，１０に若干盛り上がる程度に半田を付けた後
、外囲器９と発光部が形成されたガラス基板１を第１図
に示すように重ね合せた後、赤外線炉により加熱し半田
を融解させ、両者を気密に接着する。この際、加熱は乾
燥した窒素あるいはアルゴン等の不活性な気体中で行な
う（勿論、真空中で行なうこともできる）。

この接着工程を通じて外囲器９やＥＬ素子の発先部に吸
着していた水分が脱けると共に外囲器９内の空間１２に
は乾燥した不活性な気体が封止される。加熱温度は半田
の融点よりわずかに高い程度の方が好ましく、２００℃
以下で行なうことができる。この程度の温度ではＥＬ素
子に何ら悪影響は与えない。また、半田が融解し接着し
た温度で空間１２に置換されていた乾燥気体が封止され
るために、冷却後空間１２は減圧状態になるが実用上の
問題はない。勿論、空間１２の減圧状態を避けたい場合
は全体の温度を上げないで半田部分のみ局所的に加熱し
接着してもよいし、また冷却後の外囲器内の圧力域を補
整するために加圧した状態で行なうこともできる。

従来のＥＬ素子では第３図に示したように空間１２内の
空気の置換を外囲器３１に設けられた孔３２を通じて行
なっていたが、本実施例では外囲器９の接着と同時に乾
燥気体の置換が行なわれ工程的にも簡単である。空間１
２内にオイル等の注入を行ないたい場合等には従来と同
様に外囲器９に孔を設け、外囲器９を半田接着後、注入
を行なえばよい。

なお、外囲器９の材質としてはガラスばかりではなくセ
ラミックや金属を使用することもできる。最終的には半
田の腐食を防止するために半田の部分に樹脂１３をコー
Ｉ・する。上述のように製作した本実施例のＥＬ素子を
長期間点灯させ評価した結果では水分の浸透による劣化
は見られなかった。

第２図はセラミ・ツク絶縁薄膜ＥＬ素子に適用した本発
明の第２の実施例の断面図である。第２図において、セ
ラミック基部２１上に内部電極２２、高誘電率セラミッ
ク絶縁層２３が形成され、更にセラミック基部２１．高
誘電率セラミック絶縁層２３に設けられたピアホールを
通して引き出し電極２６．２７が形成され、セラミック
基部２１の裏面に電極が引き出されている。このような
構造のセラミック部は、所謂、グリーンシート法により
作成できる。即ち、セラミック基部２１や高誘電率セラ
ミック絶縁層２３となるセラミック生シートに適宜、ピ
アホールを穿孔し、また内部電極等をスクリーン印刷に
より作成した後、生シートを積層焼成し上述の一体構造
をなすセラミック部を製造する。この上にＺｎＳ：Ｍｎ
からなる発光層２４を真空蒸着により形成し、更に透明
電極２５としてＩＴＯをマグネトロンスパッタにより形
成する。透明電極２５は第２図に示されるように引き出
し電ＩＦｆ！２７に電気的に接続されている。

電極２６．２７間に交流電圧を印加すると内部電極２２
と透明電極２５の重なり部分にある発光層２４が黄橙色
に発光する。

次に、本実施例の封止構造部分について説明する。第２
図に示すように、上述のセラミック部の表面にＣｒ−Ｎ
ｉ等の半田接着可能な金属を蒸着しメタライズを行なう
、このメタライズ部２８は発光部を囲む様に額縁状に形
成されている。なお、このメタライズ部２８はセラミッ
ク部を製造する際にスクリーン印刷し、前もって形成し
ておいてもよい。

カバーガラス２９は安価であり且つセラミック部と熱膨
張係数の近いソーダガラスを所定の太きさに切断し、一
方の面にメタライズ部２８と対応する形状でＮｉ、Ｃｒ
蒸着によりメタライズ部４０を形成する。次にメタライ
ズ部２８．４０にあらかじめ半田を付けた後、第２図に
示すように両者を重ね合せ、赤外線炉により短時間加熱
し両者を半田４１で接合する。

この加熱接合は乾燥した窒素あるいはアルゴン中で行な
い、接合された後のセラミック部とカバーガラス２９の
間の内部の空間１２には乾燥した不活性な気体が封入さ
れるようにする。なお、加熱接合を真空中で行なっても
よい。最後に半田の腐食を防止するために半田が露出す
る部分にエポキシ樹脂４２を塗る。

本実施例のＥＬ素子を長期間動作させた結果では、湿気
による劣化に特有な非発光点の出現は見られず、半田の
良好な気密性により本実施例のＥＬ素子は高い安定性を
有することが判った。

なお、本実施例の場合は第１の実施例と異なり外囲器と
なるカバーガラス２９を通して表示を見るために、着色
したガラスを使用しコントラストの向上を図ることもで
きる。

〔発明の効果Ｊ 以上述べたように本発明は、半田等の低融点金属で外囲
器を基板に接着してＥＬ発光先部内に密閉することによ
り気密性が従来のＥＬ素子に比較して格段に良好であり
長期間に渡って水分浸透による素子劣化が見られず高い
信頼性が得られ且つコスＩ・低減の効果もある。従って
本発明は工業的価値の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の第１および第２
の実施例の断面図、第３図および第４図は従来のＥｌ−
素子の断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・透明電極、３・・・第１
絶縁体層、４・・・発光層、５・・・第２絶縁体層、６
・・−背面電極、７・・・絶縁層、８・・・メタライズ
部、９・・・外囲器、１０・・・メタライズ部、１１・
・・半田、１２・・・空間、１３・・・樹脂、２Ｊ・・
・セラミック基部、２２・・・内部電極、２３・・・高
誘電率セラミック絶縁層、２４・・・発光層、２５・・
・透明電極、２６・・・引き出し電極、２７・・・引き
出し電極、２８・・・メタライズ部、２９・・・カバー
ガラス、３１・・・外囲器、３２・・・孔、３３・・・
ふた、４０・・・メタライズ部、４１・・・半田、４２
・・・樹脂。 ／−−−ｆｆヲズ場１反 ２−−一憧叫電秒 ３−一一弊ｆｆｆｉ妹材 ４−−一＄ｌ−叱層 ５−　牛２忙誹拝々 １−０−資面ぞ栽 ７−−−虻＃漫 ３−一−メグテノ人−名ｒ ター・外囲器 ／θ−−−メダテＡズ）ｐ ｉｔ　−−−７銘、融へ処（半田） １２−ｍ−玄ｒ４ １３−一一部十庖 多ン　　／［！Ｉ ＄２　　ｍ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板上に形成されたＥＬ発光部が外囲器により密閉さ
   れたＥＬ素子において、前記基板と前記外囲器が低融点
   金属で接着されたことを特徴とするＥＬ素子。